CN107720865A - 一种利用单管路形成真空室的海水淡化系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种利用单管路形成真空蒸发室的海水淡化系统及方法，所述系统包括蒸发室、酸性气体储存罐、碱性溶液容器和海水存储罐，海水在蒸发室中蒸发，所述蒸发室包括排气口，所述蒸发室与酸性气体储存罐、碱性溶液容器进行连接，所述蒸发室底部设置第一管路连接海水存储罐，所述第一管路设置第一阀门，所述蒸发室与酸性气体储存罐、碱性溶液容器连接管路上设置第三阀门和第四阀门。本发明采取了单管路化学方式来形成蒸发室的真空度，精简了部件，节约了成本，提高了海水淡化的性能和效率。

Description

一种利用单管路形成真空室的海水淡化系统

技术领域

本发明属于海水淡化领域，尤其涉及一种利用化学反应形成真空蒸发室的海水淡化系统。

背景技术

世界上淡水资源不足，已成为人们日益关切的问题。因此海水淡化成为目前提供淡水的一个重要的方式。

作为水资源的开源增量技术，海水淡化已经成为解决全球水资源危机的重要途径。到2006 年，世界上已有120多个国家和地区在应用海水淡化技术，全球海水淡化日产量约3775万吨，其中80％用于饮用水，解决了1亿多人的供水问题。

在海水淡化技术已成熟的今天，经济性是决定其广泛应用的重要因素。在国内，"成本和投资费用过高"，一直被视为是海水淡化难以大胆使用的主要问题，但实际上这是一个"认识" 问题。

全球海水淡化技术超过20余种，包括反渗透法、低多效、多级闪蒸、电渗析法、压汽蒸馏、露点蒸发法、水电联产、热膜联产以及利用核能、太阳能、风能、潮汐能海水淡化技术等等，以及微滤、超滤、纳滤等多项预处理和后处理工艺。

从大的分类来看，主要分为蒸馏法(热法)和膜法两大类，其中低多效蒸馏法、多级闪蒸法和反渗透膜法是全球主流技术。

但是在多级闪蒸法中，需要保持蒸发室的真空度，目前普遍的方式是设置真空泵，从而使蒸发室形成满足要求的真空度。但是通过真空泵抽真空的方式造成成本上涨、效率低下，因此有必要设计一种新的形成真空的方式。

发明内容

本发明旨在提供一种节能环保的海水淡化系统，从而高效快速的使蒸发室形成真空度，从而提高海水淡化的工作能力。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种海水淡化系统，所述系统包括蒸发室、酸性气体储存罐、碱性溶液容器和海水存储罐，海水在蒸发室中蒸发，所述蒸发室包括排气口，所述蒸发室与酸性气体储存罐、碱性溶液容器进行连接，所述蒸发室底部设置连接海水存储罐的第一管路，海水储存罐设置连接蒸发室的第二管路，用于将海水输送到蒸发室；所述第一管路和第二管路上设置第一阀门和第二阀门，所述蒸发室与酸性气体储存罐连接的管路上设置第三阀门，所述蒸发室与碱性溶液容器连接的管路上设置第四阀门。

作为优选，所述的系统包括浓海水储存罐，所述蒸发室底部通过第三管路与浓海水储存罐连接，所述第三管路连接第二管路；

所述第三管路上设置三通阀，所述三通阀一端连接浓海水储存罐，所述的第三管路上设置海水浓度检测装置，用于检测第三管路中海水的浓度。

作为优选，还包括压力表，用于检测蒸发室内的压力，当检测的压力达到需要的压力，则关闭第四阀门。

作为优选，所述的碱性溶液设置碱性固体或者液体的入口，所述碱性溶液内设置搅拌器。

作为优选，酸性气体是二氧化碳，碱性溶液为氢氧化钠或者氢氧化钾溶液。

作为优选，酸性气体入口和排空气出口为同一个部件。

作为优选，所述海水储存罐、容器和蒸发室之间设置三通阀，用于开闭海水储存罐、容器之间的第四管路和第二管路。

作为优选，所述系统还包括太阳能集热器，所述太阳能集热器和蒸发室内的加热管相连，太阳能集热器吸收太阳能，将热量传递给加热管，加热管对海水加热后又循环到太阳能集热器；

所述太阳能集热器，包括集热管、反射镜和集热板，相邻的两个集热管之间通过集热板连接，从而使多个集热管和相邻的集热板之间形成管板结构；所述太阳能集热器系统包括两块管板结构，所述两块管板结构之间形成一定的夹角，所述夹角方向与反射镜的圆弧线结构弯曲的方向相对，反射镜的焦点位于管板结构形成的夹角之间，所述的集热管的横截面是长方形，所述的集热板连接正方形的角；

所述集热管内部设置内翅片，所述内翅片连接长方形的对角，所述内翅片将集热管内部分为多个小通道，在内翅片上设置连通孔，从而使相邻的小通道彼此连通。

所述正方形的内边长为L，所述连通孔的半径r，所述同一翅片上相邻的连通孔圆心之间的距离为l，满足如下关系：

l/L*10＝a*ln(r/L*10)+b；

其中ln是对数函数，a,b是参数，1.5<a<1.6,2.9<b<3.0；

0.34<l/L<0.38；

0.14<r/L<0.17；

30mm<L<120mm；

5mm<r<17mm。

一种使海水淡化系统形成真空蒸发室的方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步，将第一阀门、第三阀门和第四阀门关闭，第二阀门打开，通过第二管路将海水从海水储存罐中输送到蒸发室，使蒸发室内充满海水，从而将空气通过排气口排出蒸发室，关闭排气口和第二阀门；

第二步，打开第一阀门和第三阀门，使得酸性气体充入蒸汽室，将海水排入到海水储存罐，直到蒸发室中充满酸性气体；

第三步，关闭第三阀门和第一阀门，打开第四阀门，使得碱溶液进入蒸发室，与蒸发室中的酸性气体进行化学反应，从而在蒸发室中形成一定的真空度。

作为优选，打开第二阀门，使得蒸发室的反应后的液体在海水浓度检测装置、三通阀、第二阀门和蒸发室之间循环，在蒸发室内液体通过热源进行加热，蒸发的水蒸气通过淡水收集装置进行收集；

如果海水浓度检测装置检测到的液体中的离子浓度过高，此时三通阀关闭第三管路与第二管路之间的连接，打开第三管路与浓海水储存罐之间的连接，将液体排入到浓海水储存罐；如果海水浓度检测装置检测到的液体中的离子浓度过低，此时三通阀打开第三管路与第二管路之间的连接，关闭第三管路与浓海水储存罐之间的连接，使得液体继续在海水浓度检测装置、三通阀、第二阀门和蒸发室之间循环；在海水储存罐底部的海水抽取结束后，及时关闭第二阀门。

与现有技术相比较，本发明具有如下的优点：

1)本发明采取了单管路化学方式来形成蒸发室的真空度，精简了部件，节约了成本，提高了海水淡化的性能和效率。

2)通过进一步的改进，避免了碱溶液留在在蒸发室中，避免了管路和蒸发室的腐蚀。

3)通过设置在蒸发室内设置环路热管，可以充分利用蒸发室内部的热量循环，从而达到节约能源的目的。

4)通过利用太阳能，设置了新的太阳能集热器，通过在集热管内部开设连通孔，集热管内的通孔的面积的规律变化，达到最优的集热效果以及流动阻力。

5)本发明通过多次试验，在保证换热量最大以及流动阻力满足要求的情况下，得到一个最优的太阳能集热器优化结果，并且通过试验进行了验证，从而证明了结果的准确性。

附图说明

图1是本发明海水淡化系统的示意图；

图2展示了改进的本发明海水淡化系统的示意图；

图3是本发明太阳能集热器的结构示意图；

图4是本发明集热管横截面结构示意图；

图5是本发明内翅片连通孔分布示意图；

图6是本发明内翅片连通孔错列分布示意图；

图7是本发明集热管内正方形尺寸示意图。

附图标记如下：

1-10阀门，11-13泵，14三通阀，15三通阀，16过滤网，17溢流阀，18溢流阀，19蒸发室，20淡水收集装置，21环路热管，22喷淋设备，23淡水收集罐，24酸性气体存储管， 25搅拌器，26碱性物质入口，27海水存储罐，28浓海水存储罐，29海水浓度检测装置，30 太阳能集热器，31电加热辅助设备，32换热器，33流量计，34压力表，35动力设备，36碱性溶液容器，37反射镜，38集热管，39集热板，40内翅片，41连通孔，42小通道。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

如图1所示的一种海水淡化系统，所述系统包括蒸发室19、酸性气体储存罐24、碱性溶液容器36和海水存储罐27，海水在蒸发室19中蒸发，所述蒸发室19包括排气口，所述蒸发室19与酸性气体储存罐24、碱性溶液容器36进行连接，所述蒸发室19底部设置第一管路连接海水存储罐27，所述第一管路设置第一阀门6，所述蒸发室19与酸性气体储存罐24、碱性溶液容器36连接管路上设置第三阀门2和第四阀门4。

上述系统能够在蒸发室19中形成真空系统，具体流程如下：

第一步，将第三阀门2和第四阀门4关闭，第一阀门6打开，通过第一管路将海水从海水储存罐27中输送到蒸发室19，使蒸发室19内充满海水，从而将空气通过排气口排出蒸发室19，关闭排气口(优选通过阀门关闭)；

第二步，打开第三阀门2，使得酸性气体充入蒸汽室19，将海水排入到海水储存罐27，直到蒸发室19中充满酸性气体；

第三步，关闭第三阀门2和第一阀门6，打开第四阀门4，使得碱溶液进入蒸发室19，与蒸发室19中的酸溶液进行化学反应，从而在蒸发室中形成一定的真空度。

此种方法实际上将第一管路作为排入和排出作用的海水管路。

优选第一步结束后将第一阀门6关闭，第二步开始时将第一阀门6打开。

作为改进如下：

海水储存罐27设置第二管路连接蒸发室19，用于将海水输送到蒸发室19；所述第二管路上设置第二阀门3。

上述系统能够在蒸发室19中形成真空系统，具体流程如下：

第一步，将第一阀门6、第三阀门2和第四阀门4关闭，第二阀门3打开，通过第二管路将海水从海水储存罐24中输送到蒸发室19，使蒸发室19内充满海水，从而将空气通过排气口排出蒸发室19，关闭空气口排气阀和第二阀门3；

第二步，打开第一阀门6和第三阀门2，使得酸性气体充入蒸汽室19，将海水排入到海水储存罐27，直到蒸发室19中充满酸性气体；

第三步，关闭第三阀门2和第一阀门6，打开第四阀门4，使得碱溶液进入蒸发室19，与蒸发室19中的酸溶液进行化学反应，从而在蒸发室中形成一定的真空度。

此实施例实际上将第二管路作为输入海水管路，第一管路作为输出海水管路。不单独在蒸发室19下部设置一条输入海水管路。

为此进行如下改进。

海水储存罐27设置第二管路连接蒸发室19内的喷淋设备22，用于将海水输送到蒸发室 19进行喷淋。优选第二管路上设置第二阀门3。

作为优选，所述海水储存罐27和阀门3之间的第二管路上设置阀门8，第三管路和第二管路的连接点位于阀门8和阀门3之间。

优选，所述第三管路上设置阀门7。优选所述阀门7和海水浓度检测装置29之间设置互相并联的泵12和单向阀10。

所述的系统包括浓海水储存罐28，所述蒸发室19底部通过第三管路与浓海水储存罐28 连接，所述第三管路连接第二管路。

所述第三管路上设置三通阀15，所述三通阀15一端连接浓海水储存罐28，所述的第三管路上设置海水浓度检测装置29，所述海水浓度检测装置29设置在蒸发室19与三通阀15 之间，用于检测第三管路中海水的浓度。

作为优选，如图2所示，所述的蒸发室19还可以采取如下方法形成真空：

第一步，将第三阀门2和第四阀门4关闭，第一阀门6关闭，阀门7打开，通过第三管路将海水从海水储存罐27中输送到蒸发室19，使蒸发室19内充满海水，从而将空气通过排气口排出蒸发室19，关闭排气口(优选通过阀门关闭)和阀门7；

第二步，打开第三阀门2和第一阀门6，使得酸性气体充入蒸汽室19，将海水通过第一管路排入到海水储存罐27，直到蒸发室19中充满酸性气体；

第三步，关闭第三阀门2和第一阀门6，打开第四阀门4，使得碱溶液进入蒸发室19，与蒸发室19中的酸溶液进行化学反应，从而在蒸发室中形成一定的真空度。

此时相当于将一管路作为排出海水管路，第二管路作为排入海水管路。

作为进一步改进，还包括压力表34，用于检测蒸发室34内的压力。当检测的压力达到需要的压力，则关闭第四阀门4。

形成真空度后关闭第四阀门4。

作为进一步改进，还包括压力表34，用于检测蒸发室34内的压力。当检测的压力达到需要的压力，则关闭第四阀门4。

在进行反应生成真空度以后，可能会出现输入碱溶液过多而导致的在蒸发室19内依然残留碱溶液，从而在海水淡化过程中，因为碱溶液的存在而导致蒸发室以及相关管路的腐蚀，因此需要进一步改进，将碱溶液彻底排除。

为了彻底排除碱溶液，还包括如下的流程：

打开阀门3，使得蒸发室19的液体在海水浓度检测装置29、三通阀15、阀门3和蒸发室19之间循环，在蒸发室19内液体通过热源进行加热，蒸发的水蒸气通过淡水收集装置进行收集。如果海水浓度检测装置29检测到的液体中的离子浓度过高，此时三通阀15关闭第三管路与第二管路之间的连接，打开第三管路与浓海水储存罐28之间的连接，将浓液体排入到浓海水储存罐。如果海水浓度检测装置29检测到的液体中的离子浓度过低，此时三通阀 15打开第三管路与第二管路之间的连接，关闭第三管路与浓海水储存罐28之间的连接，使得液体继续在海水浓度检测装置29、三通阀15、阀门3和蒸发室19之间循环。在罐底部海水抽取结束后，及时关闭阀门3。

作为优选，所述的海水存储罐与碱性溶液容器36连接。

作为优选，所述蒸发室19和海水浓度检测装置29之间设置泵12。

作为优选，所述海水储存罐27和喷淋设备22通过第三管路连接，所述喷淋设备22设置在蒸发室19中，用于将海水进行喷淋，使海水更加均匀的分布在蒸发室19内的热源上，从而促进海水淡化。

所述热源优选为加热管。

作为优选，溢流阀17一端通过阀门9与三通阀15和浓海水储存罐28连接，一端连接在在第二管路与第三管路的连接点和三通阀15之间的第二管路上。溢流阀17是为了避免第二管路上的液体量过多。当回路中的压力过高时，溢流阀的阀门会自动打开，将管路的海水引流回储存罐，实现压力的稳定。

作为优选，所述海水储存罐27、容器36和蒸发室19之间设置三通阀14，用于开闭海水储存罐27、容器36之间的管路和第二管路。

优选的，所述海水储存罐27和三通阀14之间设置泵11；优选的，所述泵11和海水储存罐27之间设置过滤网16，用于过滤海水中的杂质。

优选，在过滤网16和泵11之间设置溢流阀18。

优选的，所述的容器36设置碱性固体或者液体的入口26，所述容器36内设置搅拌器25，所述搅拌器25用于搅拌容器36中的液体，使得碱性溶液在容器36中分布更加均匀。

作为优选，酸性气体是二氧化碳，作为优选，二氧化碳的浓度是99.9999％。

作为优选，碱性溶液为氢氧化钠或者氢氧化钾溶液。

所述蒸发室19内的上部设置淡水收集装置20，所述淡水收集装置20连接淡水收集罐23，作为优选，所述的淡水收集装置20与淡水收集罐23之间设置泵13和/或阀门1。

作为优选，酸性气体入口和排气口为同一个部件，如图2所示。

作为优选，所述的阀门8和阀门3之间设置流量计33，用于检测进入蒸发室19的海水的流量。

作为优选，所述的阀门1－7是普通阀门，阀门8－10是单向阀，泵11－13是单向变量泵，阀门14是二位三通手动换向阀，阀门15是二位三通电磁阀。

作为优选，所述的系统还包括环路热管21，所述环路热管21的蒸发端和冷凝端都设置在蒸发室19内，所述蒸发端设置在淡水收集装置20的上部，用于吸收水蒸气的热量，从而将水蒸气冷凝。所述的冷凝端设置在喷淋设备22的下端，加热喷淋的海水，促进海水的蒸发，蒸发端和冷凝端之间设置动力设备35。

所述的冷凝端加热海水后进行冷凝，然后冷凝的液体通过动力设备35，在动力设备35 的作用下进入蒸发端，吸收水蒸气的热量后蒸发。

作为优选，动力设备35是毛细芯设备或毛细泵。

作为优选，所述热管冷凝端设置在加热管下部。

作为优选，所述热管冷凝端设置在靠近加热管的位置。

作为优选，所述的热源是利用太阳能来进行海水淡化。所述系统还包括太阳能集热器30，所述太阳能集热器30和蒸发室19内的加热管相连，太阳能集热器30吸收太阳能，将热量传递给集热管，所述喷淋设备22将海水喷淋到加热管进行蒸发，加热管对海水加热后又循环到太阳能集热器30。

作为优选，太阳能集热器30和加热管之间设置换热器32和/或电加热辅助设备31，用于补充太阳能不足的情况。

图2所示的上述系统的整体运行如下：

一、真空环境的制备

1.如图2所示，在初始状态下，普通阀门1、2、3、4、5、6、7处于关闭状态，二位三通手动换向阀14处于右位有效状态，二位三通电磁阀15处于左位(失电状态)有效状态。此时，将普通阀门2、5、7打开，并启动单向流量泵11，在泵11的作用下，海水储存罐27 里面的海水经由过滤网16和泵11向上流动，此时二位三通手动换向阀14处于右位有效状态，海水会流入单向阀8所在的回路，并进入二位三通电磁阀15，进而流经海水浓度检测装置、单向阀10、普通阀门7和5到达蒸发室19内，利用普通阀门2将蒸发室19内的空气排出蒸发室19。在回路中溢流阀18用于稳定泵的输出压力，溢流阀17用于控制回路压力，起到安全保护作用。

2.当蒸发室19内充满海水后，依次关闭普通阀门5、7和泵11，然后将浓度为99.9999％的二氧化碳储存罐接入阀门2处，并依次打开普通阀门6和5，同时将二氧化碳储存罐的阀门打开，这样，在二氧化碳气体压力作用下，海水便从底部流回到海水储存罐中。当蒸发室 19内充满高纯度二氧化碳时，注意及时关闭普通阀门2、5和6。

3.将足量碱性物质，例如NaOH投入含有适量底液的容器36，然后将容器密闭并启动搅拌器，此时将二位三通手动换向阀14置于右位有效，并打开普通阀门4，然后启动泵11，此时海水经由泵11后，流入含有NaOH极度过饱和封闭容器36内。在初始阶段，利用密闭容器36上方的空气传递来自海水的压力，将底液压入蒸发室19体内吸收二氧化碳，当真空度适当形成后，泵11只需不断抽取海水进行补充，直至压力表的读数满足真空度要求后，及时关闭普通阀门4。最后关闭普通阀门4和泵11。

4.此时打开泵12，并开启普通阀门5和7，在泵12的作用下，吸收了高纯度的蒸发室19内海水经由普通阀门5、7和泵12，来到海水浓度检测装置29，此时由于海水中离子浓度极高，会触发海水浓度检测装置29发出信号，使得二位三通电磁阀15右位有效(注意：低浓度的海水阀15始终是左位有效)，浓海水便顺利流入浓海水储存罐28内。在蒸发室19底部海水抽取结束后，及时关闭普通阀门5和7，并停止泵12。

这样，在上述步骤结束后，便形成了真空环境。

二、海水淡化工作流程

将二位三通手动换向阀14置于左位有效，此时开启泵11，并打开普通阀门3，海水便流经单向阀8(另一支路处于堵死状态，相比真空环境的罐内，海水不会流入)，并经由普通阀门3进入罐内的喷淋装置，并由喷淋装置将海水雾化。

太阳能集热器30吸收太阳能将管道内的工质加热至80摄氏度左右后，高温工质流过电加热辅助设备31和换热器32进入蒸发室19内部。在蒸发室19内，喷淋在太阳能加热管壁的水膜吸收管内高温工质的热量而气化，形成海水淡化的初始热蒸汽。

初始热蒸汽上升至蒸发室19顶部时，与环路热管21内部的液体和/或淡水收集装置20 进行热交换，其液化后成为淡水被收集起来。

环路热管21内部的液体吸收了管外蒸汽的液化潜热后气化为气体，在动力装置35的吸附力作用下，输送到太阳能加热管壁下面的管道内，和太阳能加热管壁一同对喷淋下来的水膜进行蒸发，其管内的气体便液化成为液体，由动力装置35或者另一动力装置传输到上部进行循环利用。

作为优选，动力装置35是动力设备或者毛细泵。

当蒸发室19置底部有足量的液体时，停止泵11，开启泵12，并打开普通阀门5和7，此时海水浓度较低，二位三通电磁阀15处于左位有效状态，罐底的海水经过普通阀门5和7、泵12、电磁阀15、普通阀门3进入喷淋装置被循环利用。当海水浓度过高，海水经过浓度检测装置后发出信息，使二位三通电磁阀15得电，处于右位有效状态，这样海水便流入浓海水储存罐。

作为优选，当海水接近抽干时，可回到接近抽真空环节的步骤4状态；为了方便操作，也可重新使泵11工作，在抽取海水的同时加入新的海水，当浓度减小的时候，二位三通电磁阀15会失电重新回到左位有效，继续循环利用底部海水。

这样，便能重复周期工作，直到罐体内部真空度不符合要求时重头开始。

所述太阳能集热器30结构如图3所示，包括集热管38、反射镜37和集热板39，相邻的两个集热管38之间通过集热板39连接，从而使多个集热管38和相邻的集热板39之间形成管板结构；所述太阳能集热器系统包括两块管板结构，所述两块管板结构之间形成一定的夹角，所述夹角方向与反射镜的圆弧线结构弯曲的方向相对，反射镜37的焦点D位于管板结构形成的夹角之间。

优选，所述集热管38与太阳能加热管连通。

作为一个改进，所述的集热管38的横截面是长方形，所述的集热板39连接长方形的角。

作为优选，所述的集热管38的横截面是正方形。

传统的集热器都是将集热管直接设置在焦点上，一旦位置发生偏移，则热量就不会集热到集热管中，通过上述结构，太阳光照射在反射镜37，通过反射镜37反射到管板结构，将热量集热到管板结构中的集热管38中。通过这种结构，即使因为安装或者运行问题导致管板结构位置发生改变，则太阳能依然会集热到集热管38中，从而避免热量损失；同时因为传统的集热器都是将集热管直接设置在焦点上，造成集热管局部过热，造成集热管局部损失过大，寿命过短，甚至造成集热管内部过热，产生过热蒸汽，充满整个集热管，造成集热管内部压力过大，损坏集热管，而采取本申请的结构，既可以将热量充分的吸收，又可以将热量相对的分散，避免热量过于集中，使得整体集热管吸热均匀，延长集热管的使用寿命。

作为一个优选，反射镜37的焦点D位于两块管板结构最低端连线的中点上。通过上述设置，可以保证最大程度上吸收太阳能，避免太阳能因为焦点偏移而损失，同时还能保证板状结构尽量可能减少遮挡的照射在反射镜37上的阳光。通过实验证明，采用上述结构，太阳能吸收的效果最好。

作为优选，集热管的横截面积不相同。沿着管板结构的中部(即最高位置)向两边最低位置(即图3集热管A向B、C方向)延伸方向上，集热管的横截面积越来越大。在实验中发现，从中部向两侧延伸，吸热量逐渐升高，通过分析主要原因是因为有管板结构的阻挡，导致中部受热最少，而从中部向两边延伸，吸收热量逐渐升高。通过集热管横截面积的不断变大，可以增加下部的水流量，可以使得整个集热管中水的受热均匀，避免两侧温度过高而中间温度过低。这样也可以避免中间的集热管的材料长期在高温下容易损坏，可以保持整个集热管的温度均匀，延长使用寿命。

作为优选，沿着管板结构的中部(即最高位置)向两边最低位置(即图3集热管A向B、 C方向)延伸方向上，集热管横截面面积增加的幅度逐渐变小。在实验中发现，对于吸热量，沿着管板结构的中部(即最高位置)向两边最低位置(即图2集热管A向B、C方向)延伸方向上的增幅逐渐递减，因此将管径做了如此变化，以满足相应的要求。

作为优选，最大的横截面积与最小的横截面积的比值小于1.22。

作为优选，管板结构的下壁面(与反射镜37相对的面)上设置用于强化传热的凸起，以加强对太阳能的吸收。沿着管板结构的中部(即最高位置)向两边最低位置(即图3集热管 A向B、C方向)延伸方向上，集热管38的下壁面的凸起高度越来越高。在实验中发现，从中部向两侧延伸，吸热量逐渐升高，通过分析主要原因是因为有管板结构的阻挡，导致中部受热最少，而从中部向两边延伸，吸收热量逐渐升高。通过凸起高度的不断的升高，可以使得整个集热管38中水的受热均匀，避免两侧温度过高而中间温度过低。这样也可以避免中间的集热管的材料长期在高温下容易损坏，可以保持整个集热管的温度均匀，延长使用寿命。

作为优选，沿着两块管板结构的连接位置(即管板结构的中部)向两边(即图3集热管 A向B、C方向)延伸，集热管38的下壁面的凸起密度越来越高。主要原因是中部受热最少，而从中部向两边延伸，吸收热量逐渐升高。通过凸起密度的不断的升高，可以使得整个集热管38中水的受热均匀，避免中间温度过低而两侧温度过高。这样也可以避免中间的集热管38的材料长期在高温下容易损坏，可以保持整个集热管的温度均匀，延长使用寿命。

作为优选，集热管38的外壁可以设置外翅片，例如可以设置直翅片或者螺旋翅片，不同集热管的外翅片高度不同，沿着两块管板结构的连接位置(即管板结构的中部)向两边(即图3集热管A向B、C方向)延伸，外翅片的高度逐渐减少。主要原因是与前面设置凸起的原因相同。

作为优选，所述集热管内部设置内翅片40，所述内翅片40连接长方形的对角，如图4 所示。所述内翅片40将集热管38内部分为多个小通道42，在内翅片上设置连通孔41，从而使相邻的小通道42彼此连通。

通过设置内翅片40，将集热管38内部分为多个小通道42，进一步强化传热，但是相应的流体流动的压力增加。通过设置连通孔41，保证相邻的小通道42之间的连通，从而使得压力大的小通道内的流体可以向邻近的压力小的小通道内流动，解决冷凝端的内部各个小流道27压力不均匀以及局部压力过大的问题，从而促进了流体在换热通道内的充分流动，同时通过连通孔27的设置，也降低了集热管内部的压力，提高了换热效率，同时也提高了集热管的使用寿命。

优选的，沿着集热管38内流体的流动方向，所述连通孔41的面积不断的增加。

所述的连通孔41为圆形结构，沿着集热管38内流体的流动方向，所述圆形结构的半径不断的增加。

因为沿着集热管38内流体的流动方向，集热管38内的流体不断的吸热甚至蒸发，因此使得集热管的压力不断的增加，而且因为连通孔41的存在，使得集热管38内部的压力分配越来越均匀，因此连通孔的面积需要很大，通过设置不断的变大，从而使得在保证热管内部压力均匀和压力的情况下，通过连通孔面积的变化来增加换热面积，从而提高换热效率。

优选的，沿着集热管38内流体的流动方向，所述连通孔41的面积不断的增加的幅度不断增加。通过如此设置，也是符合流动压力的变化规律，进一步降低流动阻力的同时，提高换热效率。通过如此设置，通过是实验发现可以提高9％左右的换热效率，同时阻力基本保持不变。

优选的，沿着集热管38内流体的流动方向，连通孔41的分布数量越来越多，进一步优选，所述连通孔数量26不断的增加的幅度不断增加。

通过上述数量的分布原理与面积减少原理相同，与连通孔数量完全相同相比，通过数量分布来减少流通面积。

在实际实验中发现，连通孔41的面积不能过小，过小的话会导致流动阻力的增加，从而导致换热的减弱，连通孔41的面积不能过大，面积过大，会导致换热面积的减少，从而降低换热效果。同样，集热管38的横截面积不能过大，过大导致管板结构单位长度上分布的集热管过少，同样导致换热效果变差，集热管流动面积也不能过小，过小会导致流动阻力增加，从而导致换热效果变差。因此连通孔41与集热管横截面面积及其相邻连通孔41之间的距离必须满足一定要求。

因此，本发明是通过多个不同尺寸的集热器的上千次数值模拟以及试验数据，在满足工业要求承压情况下(10MPa以下)，在实现最大换热量的情况下，总结出的最佳的集热器的尺寸优化关系。

本发明是集热管横截面是正方形下进行的尺寸优化。

所述正方形的内边长(即正方形的外边长减去壁厚)为L，所述连通孔的半径r，所述同一翅片上相邻的连通孔之间的距离为l，满足如下关系：

l/L*10＝a*ln(r/L*10)+b；

其中ln是对数函数，a,b是参数，1.5<a<1.6,2.9<b<3.0；

0.34<l/L<0.38；

0.14<r/L<0.17；

30mm<L<120mm；

5mm<r<17mm。

其中，l等于相邻连通孔41圆心之间的距离。如图4、5所示的左右相邻和上下相邻的连通孔圆心之间的距离。

进一步优选，15mm<l<45mm。

优选的，随着r/L的增加，所述的a,b增加。

作为优选，a＝1.57,b＝2.93。

作为优选，如图5、6所示，每个内翅片上设置多排连通孔41，如图6所示，所述多个连通孔41为错排结构。通过错排接构，可以进一步提高换热，降低压力。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (8)

1.一种利用单管路形成真空蒸发室的海水淡化系统，所述系统包括蒸发室、酸性气体储存罐、碱性溶液容器和海水存储罐，海水在蒸发室中蒸发，所述蒸发室包括排气口，所述蒸发室与酸性气体储存罐、碱性溶液容器进行连接，所述蒸发室底部设置第一管路连接海水存储罐，所述第一管路设置第一阀门，所述蒸发室与酸性气体储存罐、碱性溶液容器连接管路上设置第三阀门和第四阀门。

2.如权利要求1所述的海水淡化系统，其特征在于，所述的碱性溶液设置碱性固体或者液体的入口，所述碱性溶液内设置搅拌器。

3.如权利要求1所述的海水淡化系统，其特征在于，酸性气体是二氧化碳，碱性溶液为氢氧化钠或者氢氧化钾溶液。

4.如权利要求1所述的海水淡化系统，其特征在于，酸性气体入口和排气口为同一个部件。

5.如权利要求1所述的海水淡化系统，其特征在于，所述系统还包括太阳能集热器，所述太阳能集热器和蒸发室内的加热管相连，太阳能集热器吸收太阳能，将热量传递给加热管，加热管对海水加热后又循环到太阳能集热器；

所述太阳能集热器包括集热管、反射镜和集热板，相邻的两个集热管之间通过集热板连接，从而使多个集热管和相邻的集热板之间形成管板结构；所述太阳能集热器系统包括两块管板结构，所述两块管板结构之间形成一定的夹角，所述夹角方向与反射镜的圆弧线结构弯曲的方向相对，反射镜的焦点位于管板结构形成的夹角之间，所述的集热管的横截面是正方形，所述的集热板连接正方形的角；

所述集热管内部设置内翅片，所述内翅片连接正方形的对角，所述内翅片将集热管内部分为多个小通道，在内翅片上设置连通孔，从而使相邻的小通道彼此连通。

6.如权利要求1所述的海水淡化系统，其特征在于，所述的系统还包括环路热管，所述环路热管的蒸发端和冷凝端都设置在蒸发室内，所述蒸发端设置在淡水收集装置的上部，用于吸收水蒸气的热量，从而将水蒸气冷凝。所述的冷凝端设置在喷淋设备的下端，加热喷淋的海水，促进海水的蒸发，蒸发端和冷凝端之间设置动力设备。

7.一种使权利要求1-6之一所述的海水淡化系统形成真空蒸发室的方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步，将第三阀门和第四阀门关闭，第一阀门打开，通过第一管路将海水从海水储存罐中输送到蒸发室，使蒸发室内充满海水，从而将空气通过排气口排出蒸发室，关闭排气口；

第二步，打开第三阀门，使得酸性气体充入蒸汽室，将海水排入到海水储存罐，直到蒸发室中充满酸性气体；

第三步，关闭第三阀门和第一阀门，打开第四阀门，使得碱溶液进入蒸发室，与蒸发室19中的酸溶液进行化学反应，从而在蒸发室中形成一定的真空度。

8.如使权利要求7所述的海水淡化系统形成真空蒸发室的方法，优选第一步结束后将第一阀门关闭，第二步开始时将第一阀门打开。